JP2008151322A - クランク軸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】針状ころ軸受の円滑な動作を確保し、軸受寿命の低下を抑制したクランク軸装置を提供する。
【解決手段】クランク偏心部１ａの両側に、座金４，４をクランク偏心部１ａの軸心Ｅと同心に配置しているので、座金４，４は、クランク偏心部１ａと一体的に軸心Ｏの周囲を公転する。従って、被駆動部材Ｄから保持器３を介して付与されたアキシアル力が大きくなっても、座金４，４全体で荷重を分担し、最適な形で保持器３の変位を規制できる。即ち、針状ころ軸受のアキシアル荷重を支持する座金４，４が主軸１の軸心Ｏと同心に配置された場合に比べ、クランク偏心部１ａの軸心Ｅと同心にすることで、針状ころ軸受の保持器３の側面全体を均等に支持できる事から、針状ころ軸受がスムーズに回転することが出来るようになり、特に高速、高負荷回転時の寿命が延びる効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピストンポンプ等に用いられると好適なクランク軸装置に関する。

自動車部品にクランク軸構造を用いた例としては、自動車のブレーキに用いられるＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）を駆動するピストンポンプに適用した技術が開示されている（特許文献１）。また、産業機械用としては、偏心揺動型減速機などでクランク軸構造が用いられている（特許文献２）。一方、ラジアル針状ころ軸受は内径に対する外径の比が小さく、肉厚が薄い軸受である割には大きな負荷容量を持っていることから、このようなクランク軸構造に用いることで、小型化、高荷重化を図ることができる。
特開２００１−１８７９１５号公報 特公昭５９−１８９５号公報

しかるに、クランク軸構造を有する装置が、更に高荷重、高負荷、高速回転で用いられるようになると、主軸が撓んだ場合や大きなモーメント荷重が負荷された場合、クランク軸と外輪部材の間に設けられた針状ころ軸受にアキシアル力が発生するが、これに対応すべく、針状ころ軸受を軸線方向に拘束する手段が必要になる。

これに対し、主軸に固定した座金あるいは間座を用いて、針状ころ軸受のアキシアル方向の動きを規制しようとする場合、主軸の軸心の周囲を公転しながらクランク偏心部に対して回転する針状ころ軸受の保持器と接触が生じると、径方向ヘ競り合ってしまうため、針状ころ軸受の回転が乱れ、スキューやチルトの原因となり、軸受寿命を低下させてしまうという問題がある。

本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、針状ころ軸受の円滑な動作を確保し、軸受寿命の低下を抑制したクランク軸装置を提供することを目的とする。

本発明のクランク軸装置は、主軸と、前記主軸の軸心に対して偏心したクランク偏心部と、前記クランク偏心部に対して被駆動部材を回転自在に支持する針状ころ軸受と、前記クランク偏心部に前記針状ころ軸受を取り付けるための座金とを有し、
前記座金の外径形状の軸心は、前記クランク偏心部の軸心と同心であることを特徴とする。

本発明によれば、前記座金の外径形状の軸心は、前記クランク偏心部の軸心と同心であるので、前記座金が、前記針状ころ軸受と同心になり、前記針状ころ軸受に発生するアキシアル力が大きくなっても、前記座金全体で荷重を分担し、最適な形で軸受の変位を規制できる。即ち、前記針状ころ軸受のアキシアル荷重を支持する座金が前記主軸と同心に位置する場合に比べ、前記クランク偏心部にある場合は、前記針状ころ軸受の保持器の側面全体を均等に支持できる事から、前記針状ころ軸受がスムーズに回転することが出来るようになり、特に高速、高負荷回転時の寿命が延びる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかるクランク軸装置の断面図であり、図２は、その斜視図であるが、一部切断又は省略して示している。

図１において、不図示のモータに連結された主軸１は、その軸心Ｏに対して偏心した軸心Ｅを持つ円筒状のクランク偏心部１ａを有する。クランク偏心部１ａの軸線方向両側には、軸心Ｅを同心とした短円筒状の段部１ｂ、１ｂが形成されている。

クランク偏心部１ａの周囲に、被駆動部材Ｄが配置されている。クランク偏心部１ａと被駆動部材Ｄとの間には、複数のころ２がクランク偏心部１ａの外周に沿って転動自在に配置されている。又、ころ２は、周方向断面がＭ字状の略円筒状の保持器３により保持されている。ころ２と保持器３とで針状ころ軸受を構成する。

段部１ｂ、１ｂには、ドーナツ板状の座金４，４がそれぞれ嵌合配置されている。従って、座金４，４は、クランク偏心部１ａと同心となっている。座金４，４の軸線方向外方には、円錐ころ軸受５，５が配置されている。座金４，４は、不図示の予圧機構により押圧された円錐ころ軸受５，５の外輪によって、両側からクランク偏心部１ａ側に向かって付勢されており、これにより保持器３のアキシアル力を受けるようになっている。

クランク軸装置の動作について説明する。不図示のモータにより主軸１が回転すると、クランク偏心部１ａが軸線Ｏの周囲を公転する。このとき、主軸１の半径方向にのみ移動可能に保持された被駆動部材Ｄは、クランク偏心部１ａの回転により往復駆動され、これにより不図示のレシプロポンプ等を駆動することができる。被駆動部材Ｄとクランク偏心部１ａとの間には、針状ころ軸受が配置されているので、主軸１の回転運動を被駆動部材Ｄの往復運動に円滑に変換できる。

ここで、保持器３は、クランク偏心部１ａと同様に主軸１の軸心Ｏに対して公転する。従って、被駆動部材Ｄにアキシアル力が発生した場合に、これをどのようにして支持するかが問題となる。本実施の形態では、クランク偏心部１ａの両側に、座金４，４をクランク偏心部１ａの軸心Ｅと同心に配置している（各座金４の外径の軸心は、クランク偏心部１ａの軸心と同心となる）ので、座金４，４は、クランク偏心部１ａと一体的に軸心Ｏの周囲を公転する。従って、被駆動部材Ｄから保持器３を介して付与されたアキシアル力が大きくなっても、座金４，４全体で荷重を分担し、最適な形で保持器３の変位を規制できる。即ち、針状ころ軸受のアキシアル荷重を支持する座金４，４が主軸１の軸心Ｏと同心に配置された場合に比べ、クランク偏心部１ａの軸心Ｅと同心にすることで、針状ころ軸受の保持器３の側面全体を均等に支持できる事から、針状ころ軸受がスムーズに回転することが出来るようになり、特に高速、高負荷回転時の寿命が延びる効果がある。

図３は、別な実施の形態にかかるクランク軸装置の図２と同様な斜視図である。図４は、本実施の形態に用いる座金４’の正面図である。本実施の形態においては、主軸１に段部は設けられておらず、その代わりにクランク偏心部１ａの両側に矩形状の突起１ｃが形成されている。座金４’は、外径４ａの軸心と、内径４ｂの軸心とは互いにシフトしている。内径４ｂには、突起１ｃに対応して凹部４ｃが形成されている。

図３に示すように、各座金４’は、突起１ｃに対して凹部４ｃを係合させるようにして、内径４ｂを主軸１の外周に嵌合させることにより、クランク偏心部１ａの両側に隣接して主軸１に対して相対回転不能に取り付けられる。このとき、各座金４’の外径４ａの軸心は、クランク偏心部１ａの軸心と同心となるので、座金４’，４’は、クランク偏心部１ａと一体的に主軸１の軸心の周囲を公転する。従って、被駆動部材Ｄ（図１参照）から保持器３を介して付与されたアキシアル力が大きくなっても、座金４’，４’全体で荷重を分担し、最適な形で保持器３の変位を規制できる。尚、突起１ｃと凹部４ｃを設ける代わりに、座金４’，４’をピンなどを用いてクランク偏心部１ａの側面に固定しても良いし、或いは座金４’，４’の内径と主軸１の外径とを同じ非円形断面形状としても良い。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、座金を抑えるために、円錐ころ軸受の代わりに、アンギュラコンタクト玉軸受や間座などを用いても良い。更に、針状ころ軸受の保持器としては、図２，３に示すように周方向断面がＭ字状である、いわゆるＭ型保持器ではなく、柱部が軸線方向にストレートな保持器を用いても良い。更に、保持器を用いない総ころタイプにも適用可能である。

本実施の形態にかかるクランク軸装置の断面図である。 本実施の形態にかかるクランク軸装置の斜視図である。 別な実施の形態にかかるクランク軸装置の図２と同様な斜視図である。 本実施の形態に用いる座金４’の正面図である。

符号の説明

１ 主軸
１ａ クランク偏心部
１ｂ 段部
２ ころ
３ 保持器
４、４’ 座金
Ｄ 被駆動部材

Claims (1)

1. 主軸と、前記主軸の軸心に対して偏心したクランク偏心部と、前記クランク偏心部に対して被駆動部材を回転自在に支持する針状ころ軸受と、前記クランク偏心部に前記針状ころ軸受を取り付けるための座金とを有し、
   前記座金の外径形状の軸心は、前記クランク偏心部の軸心と同心であることを特徴とするクランク軸装置。

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